Tóm tắt ôn tập hóa lý

Định luật BoyleMariot (T=const) – P1V1 = P2V2 = …PnVn = k1 • Định luật Guy LussacCharles (P = Const) – (V1T1) = (V2T2) = k2 • Định luật Avogadro (P = const, và T = const) – V1V2 = n1n2 – ở áp suất P=1,013.105 N.m2 và nhiệt độ T= 273,15 oK, cứ trong 22,414 L khí thì có 1 mol khí hoặc 6,023.1023 phân tử. 2 Phương trình trạng thái khí lý tưởng (pt Mendeleev – Clapeyron: PV = nRT  Định luật Dalton ( T=const)  P = PA + PB + PC + …+ Pi  Định luật Amaga ( T = const)  V = VA + VB + VC + …+ Vi  Vi.P = PiV  Phương trình Van der Waals (áp dụng cho khí thực)  2 2 ( ).( ) na P V nb nRT

Trang 2

• Ta có:

• Pngoài là áp suất thay đổi theo V

• Vậy với một giản nở khí từ V1 đến V2, công cung cấp

là:

3

àiw

2

1 ài

w

V ngo V

  

CÔNG

Trường hợp dãn nỡ thuận nghịch

• Với trường hợp đó, áp suất ngoài có thể xem như

bằng áp suất trong, P ngoài = P khí = P

• Trường hợp dãn nỡ thuận nghịch và đẳng nhiệt của

Trang 3

5

Chú ý: áp suất ngoài bằng áp suất khí trong biến đổi thuận

nghịch, biến đổi đẳng áp (hệ thống ăn thông với khí

quyển)

khí

nRT P

V

2

Trang 4

  

   

  Enthalpy

B, Với biến đổi đẳng áp (dP=0)

Trang 5

9

Hoặc đối với 01 mol:

Giống như nội năng U, entalpi chỉ phụ thuộc vào trạng thái của

hệ, không phụ thuộc vào đường dịch chuyển từ trạng thái đầu

đến trạng thái cuối., lúc nay ta có:

Để thuận tiện, người ta đưa vào một đại lượng mới là

enthalpy H Nó được định nghĩa như sau:

Khi áp suất không đổi ta lại có:

Trong trường hợp đặc biệt khi chỉ có công dãn nỡ là dạng công

duy nhất thực hiện và áp suất không đổi thì pt

Trang 7

13

Hoặc đối với 01 mol:

Giống như nội năng U, entalpi chỉ phụ thuộc vào trạng thái của

hệ, không phụ thuộc vào đường dịch chuyển từ trạng thái đầu

đến trạng thái cuối., lúc nay ta có:

Để thuận tiện, người ta đưa vào một đại lượng mới là

enthalpy H Nó được định nghĩa như sau:

Khi áp suất không đổi ta lại có:

Trong trường hợp đặc biệt khi chỉ có công dãn nỡ là dạng công

duy nhất thực hiện và áp suất không đổi thì pt

Trang 8

phản ứngthuận phản ứngnghịch

Trang 9

17

Phương trình nhiệt hóa học:

 Phương trình nhiệt hóa học gồm có:

 Phương trình phản ứng hóa học

 Trạng thái của hóa chất

 Điều kiện thí nghiệm (áp suất, nhiệt độ)

 Nhiệt lượng trao đổi q

 q < 0: nếu phản ứng phát nhiệt

 q > 0: nếu phản ứng thu nhiệt

Phương trình này chỉ rằng:

-01 mol khí H2 hóa hợp với nửa mol khí O2  01 mol nước lỏng, thì phản ứng

tỏa nhiệt và nhiệt lượng đo ở điều kiện chuẩn thức (25 o C, 1 atm) là 68,3 kcal

Để tiện công bố các kết quả, người ta thỏa thuận chọn trạng thái

chuẩn thức cho hóa chất như sau:

-Trạng thái chuẩn thức của hóa chất: đó là trạng thái bền nhất của hóa chất ở

áp suât 1 atm và ở nhiệt độ T xác định ( thường là ở nhiệt độ 25 o C)

Trang 10

19

– Ví dụ: với C thì trạng thái chuẩn thức là carbon graphit ở 25oC và

1 atm

• Trong điều kiện đó, người ta qui ước:

Enthalpy chuẩn thức của đơn chất ở 25 o C bằng Zero

 Enthalpy mol chuẩn thức của đơn chất ở 298 K đã được chọn

bằng Zero thì ta có thể tính Entalpi mol chuẩn thức của những

hợp chất ở 298 K

 Ký hiệu: với đơn vị kcal dùng để chỉ nhiệt phản ứng ở áp

suất không đổi (1 atm) và 298 K

o 298K

ΔH

Nếu chọn khoảng (To – T) nhỏ để ∆CP không đổi, ta có:

Và nếu chọn trạng thái chuẩn thức làm gốc,ta có:

Chú ý: Phương trình (**) khi hệ đi từ T0 đến T không xảy ra những quá trình

chuyển pha Để tính biến thiên entalpi của những quá trình kèm theo chuyển

pha ( nóng chảy, bay hơi) ta cần đưa vào pt những số hạng bổ sung

Phương trình Kirchhoff

Trang 11

21

Nguyên lý II (Tiêu chuẩn để xét chiều

của quá trình)

 Tồn tại một hàm trạng thái gọi là Entropy (S)

 Ở nhiệt độ T không đổi, trong sự biến đổi vô cùng

nhỏ, hệ trao đổi với môi trường một nhiệt lượng δq thì

biến thiên Entropy của quá trình được xác định:

 Nếu là biến đổi thuận nghịch:

 Nếu là biến đổi bất thuận nghịch:

Để xác định ∆Sbtn , trước hết hình dung một quá trình thuận nghịch có

cùng trạng thái đầu và trạng thái cuối với quá trình bất thuận nghịch, sau đó

Dấu “ > ”: quá trình bất thuận nghịch

Dấu “ = ”: quá trình thuận nghịch

Trang 12

Chất có công thức đơn giản có Entropy thấp

Chất có công thức phức tạp có Entropy cao

Trang 13

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Tính ∆S cho các quá trình vật lý ( Quá trình thuận nghịch)

• Ví dụ - tính ∆S của quá trình dãn nở đẳng nhiệt thuận

nghịch của n mol khí lý tưởng

• Biến thiên Entropy của chất nguyên chất theo nhiệt độ (Quá trình thuận

Trang 14

Ví dụ: Tính ∆S của quá trình đun nóng 2 mol nước lỏng từ 00C lên

250C.Cho biết CP= 75,24J.mol-1.K-1

27

 Tính biến thiên Entropy trong quá trình chuyển

pha, cp (đẳng nhiệt, đẳng áp, thuận nghịch)

A, Từ trạng thái rắn qua trạng thái lỏng và ngược lại

gọi là dung nhiệt mol, nhiệt độ nóng chảy ở áp suất 1 atm

Độ tăng Entropy khi có sự nóng chảy là:

ngược lại, khi có sự đông đặc, độ giảm Entropy:

f

f f

L S T

 

f

L S T

  

B, Từ trạng thái lỏng qua trạng thái hơi và ngược lại

gọi là nhiệt bốc hơi mol, phí điểm ở áp suất 1

atm Độ tăng Entropy khi có hiện tượng sôi là:

v

L S

  

Trang 15

ngược lại, hiện tượng ngưng hơi kèm theo độ

giảm Entropy:

29

Ví dụ: T ính ∆S cho quá trình nóng chảy 10 mol nước đá ở

273K , 1atm cho biết qđđ = - 6008,22 J/mol?

v v

L S

Trang 16

Ở P,T = const => quá trình tự xảy ra theo

chiều ∆G < 0 và đạt cân bằng khi ∆G = 0

G được gọi là : Năng lượng Gibbs, entalpy

• Thế đẳng áp sinh chuẩn của1 chất ở nhiệt độ T:

– Là sự biến thiên thế đẳng áp của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các

Hàm thế đẳng nhiệt đẳng tích

( U T S ) 0

 Đặt: U – T.S = A => A là thế đẳng tích (năng lượng Helmholtz)

Trang 17

Tính biến thiên thế đẳng áp của phản ứng hóa học

33

Nếu ở điều kiện chuẩn và 25 o C có:

• ∆G < 0: phản ứng xảy ra theo chiều thuận

• ∆G = 0: quá trình cân bằng

• ∆G > 0: phản ứng xảy ra theo chiều nghịch

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THẾ ĐẲNG ÁP

1.Ảnh hưởng của nhiệt độ

Xét hệ: chỉ có biến đổi thuận nghịch, không sinh

Trang 18

• Xét ở điều kiện chuẩn (p= 1atm) và T=298K

298

T o

2 Ảnh hưởng của áp suất

2 1 2

2 1

Trang 19

3 Mối quan hệ giữa dấu ∆G và độ lớn ∆H, ∆S và T

37

.

G H T S

    

STT Dấu ∆H Dấu ∆S Dấu ∆G Dự đoán chiều

1 - + - P/ứ tự xảy ra ở mọi nhiệt

• Trong phần trên, chúng ta đã xét những hệ có khối lượng và

thành phần không đổi, trong đó đã đưa các hệ thức mô tả ảnh

hưởng của nhiệt độ áp suất đến các đại lượng dung độ của hệ (

như V, S, H, G, A…)

• Nếu xét một cách tổng quát các hệ có thành phần thay đổi ( như

trong hệ có xảy ra các phản ứng hóa học, có quá trình chuyển

chất từ pha này sang pha khác…) thì các đại lượng dung độ ( ký

hiệu là X) của hệ là hàm số của nhiệt độ, áp suất và số mol ni của

các cấu tử trong hệ

Đại lượng mol riêng phần và Thế hóa học

Trang 20

• Ảnh hưởng của sự thay đổi số mol chất đến các hàm

đặc trưng sẽ thể hiện ở đại lượng công hữu ích trong

các phương trình nhiệt động cơ bản

• Như ta đã biết, mọi loại công đều có thể biểu diễn dưới

dạng tích của một đai lượng cường độ (ký hiệu là I) và

một đại lượng dung độ ( ký hiệu là dY):

– Công điện = Sức điện động x Điện lượng = E.dq

– Công bề mặt = Sức căng bề mặt x Diện tích = σ.dS

• Nếu gọi toàn bộ các dạng công còn lại ngoài công cơ học là

công hữu ích, thì có thể viết tổng quát:

 

Trang 21

Đại lượng mol riêng phần:

– Đại lượng mol riêng phần là số đo ảnh hưởng của sự thay đổi

số mol một cấu tử đến dung độ chung của hệ

hoặc:

Thể tích mol riêng phần của cấu tử i chính là biến thiên thể

tích của hệ khi thêm 01 mol cấu tử i vào một lượng vô cùng

lớn của hệ ở điều kiện nhiệt độ, áp suất xác định, không đổi

và số mol của các cấu tử còn lại trong hệ không thay đổi

– Chỉ số (…)n biểu thị số mol tất cả các chất không

thay đổi

– Chỉ số (…)nj biểu thị số mol của cấu tử j không

thay đổi (j ≠ i)

• Ta ký hiệu x mol riêng phần của cấu tử i là X

n

  

   

 

Trang 22

• Ví dụ:

– Thể tích mol riêng phần của i là:

– Thế đẳng áp mol riêng phần của i là:

43

Từ đây ta thấy rằng: đại lượng mol riêng phần là một đại lượng

cường độ ( vi phân riêng phần của một đại lượng dung độ có thể

cho một đại lượng cường độ)

, ,j i

i T P n

G G n

  

  

 

 Nếu thay đại lượng mol riêng phần vào phương trình vi phân

toàn phần của X, ta được:

Tính chất của đại lượng mol riêng phần: có 03 tính chất quan

trọng

• Tính chất 01: những phương trình viết cho đại lượng mol ( hệ một cấu tử) đều

có thể chuyển thành những phương trình có dạng tương tự viết cho đại lượng

mol riêng phần ( hệ nhiều cấu tử)

G

S T



Trang 23

• Tính chất 02: Trong điều kiện đẳng nhiệt, đẳng

áp, dung độ của hệ bằng tổng dung độ riêng

• Tính chất 03: Trong điều kiện đẳng nhiệt, đẳng áp,

tổng vi phân các đại lượng mol riêng phần của hệ

n x n





Phương trình: Gibbs-Duhem II

Trang 24

– Trong số các đại lượng mol riêng phần thì

Thế đẳng áp mol riêng phần là đại lượng

quan trọng nhất, vì nó là:

• Số đo khả năng sinh công của hệ khi thêm một

cấu tử nào đó vào hệ ,

• Đặc trưng cho độ hoạt động của cấu tử ở trạng

thái đang xét,

• Đặc trưng cho khả năng tham gia vào các quá

47

Thế hóa học ( Hóa thế)

– Sở dĩ như vậy vì các thông số được cố định khi định nghĩa

thế đẳng áp mol riêng phần ( T và P) trùng với các thông số

được cố định khi dùng thế đẳng áp làm tiêu chuẩn xét

chiều của các quá trình xảy ra trong hệ

• Theo Gibb thì Hóa thế của cấu tử i được định nghĩa

như sau:

, , j

i i

i T P n

G G

G

       

Trang 25

• Chú ý: Hóa thế không trùng với các đại lượng mol riêng phần tương ứng

của U, H, A

49

Ý nghĩa của Hóa thế:

 Hóa thế mang đầy đủ ý nghĩa của thế đẳng áp mol riêng phần

 Hóa thế đặc trưng cho khả năng sinh công (ngoài công thể tích)

của cấu tử trong hệ

 Hóa thế đặc trưng cho tính không bền của cấu tử: Cấu tử sẽ tự

chuyển từ nơi có hóa thế cao về nơi có hóa thế thấp hơn

Vì tính chất của Hóa thế tương tự như tính chất của các

thế khác (thế năng, điện thế,…) mà nó được gọi là thế

hóa học

Các phương trình nhiệt động cơ bản

Trang 26

, đại lượng này được gọi là công hóa học, trong đó μi

là yếu tố cường độ, dni là yếu tố dung độ

 Từ phương trình nhiệt động cơ bản của quá trình

Trang 27

ln

Trang 28

• Tại trạng thái cân bằng:

• Tóm lại: Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff

Trang 29

KHOA HểA HỌC VÀ CễNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Đối với 1 phản ứng đã cho thì:

 KP, KC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

 KN phụ thuộc vào nhiệt độ, P chung của hệ khi cân

bằng

 Kn phụ thuộc vào T, P chung của hệ khi cân bằng,

tổng số mol khí của hệ khi cân bằng

• Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự chuyển dịch

cân bằng Phương trỡnh đẳng áp Vant Hoff

RT



 

Trang 30

Nếu ∆Ho

T > 0 (phản ứng thu nhiệt) > hàm

đồng biến

– Khi nhiệt độ tăng → K P tăng → cân bằng chuyển dịch theo

chiều thuận ( chiều thu nhiệt)

– Nếu T giảm → KP giảm => cân bằng chuyển dịch theo chiều

nghịch ( chiều toả nhiệt)

Nếu ∆Ho

T < 0 (phản ứng toả nhiệt) → hàm nghịch biến:

– Khi nhiệt độ tăng → KP giảm → cân bằng chuyển dịch

theo chiều nghịch ( chiều thu nhiệt)

– Nếu T giảm → KP giảm => cân bằng chuyển dịch theo chiều

thuận ( chiều toả nhiệt)

59

Nếu trong khoảng nhiệt độ hẹp T1 → T2: hẹp,

0 2

P

P P

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,2 MB